I ett avlägset hörn av universum reser något snabbare än ljus.
Nej, fysiklagarna bryts inte: Det är fortfarande sant att ingenting kan resa snabbare än ljus i vakuumet från tomt utrymme. Men när ljus rör sig genom materien, som interstellär gas eller en soppa med laddade partiklar, saknar det ner, vilket innebär att annan materia kan komma att ta sig över den. Och det kan förklara den konstiga symmetri i pulser av något av det mest energiska ljuset i universum, som kallas gammastrålar.
Dessa kryptiska skurar - ljusa blixtar av gammastrålningsljus som kommer från avlägsna galaxer - bildas när massiva stjärnor kollapsar eller när ultradense neutronstjärnor kolliderar. Dessa katastrofer skickar snabba jetflygningar med varm, laddad plasma-zoomning genom rymden.
Men dessa signaler har en udda symmetri, och orsaken till att de gör är fortfarande ett mysterium.
En gammastrålningsbristning blir inte ljusare och mörkare i en stadig topp, utan istället i ett flimrande mönster, säger Jon Hakkila, en astrofysiker vid College of Charleston i South Carolina.
Hakkila har arbetat med detta pussel i flera år. Nu har han och en kollaboratör en lösning: plasma som reser både långsammare och snabbare än ljusets hastighet kan förklara detta flimrande mönster, som de rapporterar i en artikel publicerad 23 september i The Astrophysical Journal. Om de har rätt kan det hjälpa oss att förstå vad som faktiskt producerar dessa gammastrålar.
"Jag tycker att det är ett bra steg framåt", som kopplar de småskaliga fenomenen i plasma till våra storskaliga observationer, sa Dieter Hartmann, en astrofysiker vid Clemson University som inte var inblandad i studien.
Under de senaste åren har Hakkila funnit att gammastrålskurar har små fluktuationer i ljusstyrka ovanpå deras totala ljusning och dimning. Om du subtraherar den övergripande ljusningen och dimningen, sitter du kvar med en serie mindre toppar - en primär topp med mindre toppar i ljusstyrka före och efter. Och detta mönster är konstigt symmetriskt. Om du "viker" mönstret vid huvudtoppen och sträcker ena sidan, matchar de två sidorna anmärkningsvärt bra. Med andra ord antyder ljusmönstret för en gammastrålpuls-puls på en uppsättning speglade händelser.
"Vad som än hände på framsidan hände på baksidan," sa Hakkila. "Och händelserna visste hända i omvänd ordning."
Även om astronomer inte vet vad som orsakar strålning från gammastrålar vid partikelskalan, är de ganska säkra på att det händer när plasma-strålar som reser nära ljusets hastighet interagerar med omgivande gaser. Hakkila hade försökt komma med förklaringar till hur dessa situationer kan göra symmetriska ljuspulser när han hörde från Robert Nemiroff, en astrofysiker vid Michigan Technological University.
Nemiroff studerade vad som händer när ett objekt reser genom ett omgivande medium snabbare än ljuset som avger, kallat superluminal rörelse. I tidigare forskning hade Nemiroff funnit att när ett sådant objekt går från att resa långsammare än ljus till snabbare än ljus, eller tvärtom, kan denna övergång utlösa ett fenomen som kallas relativistisk bildfördubbling. Nemiroff undrade om detta skulle kunna redogöra för de symmetriska mönstren som Hakkila hittade i gammastrålpulser.
Så vad är egentligen "relativistisk bild fördubbling?" Föreställ dig att en båt skapar krusningar när den rör sig över en sjö mot stranden. Om båten går långsammare än vågorna den skapar, kommer en person som står på stranden att se båtens krusningar träffa stranden i den ordning som båten skapade dem. Men om båten rör sig snabbare än de vågor som den skapar, kommer båten att överta den första vågen som den skapar bara för att skapa en ny krusning framför den och så vidare. På så sätt kommer de nya krusningarna som skapats av båten att nå kusten förr än de första vågorna den skapade. En person som står på stranden kommer att se krusningarna träffa stranden i en tidsomvänd ordning.
Samma idé gäller för gammastrålning. Om orsaken till en gammastrålning brister reser snabbare än ljuset som avger genom gasen och materien som omger det, skulle vi se utsläppsmönstret i omvänd kronologisk ordning.
Hakkila och Nemiroff resonerade att detta skulle kunna stå för hälften av en gammastrålas symmetriska puls.
Men vad händer om materialet först gick långsammare än ljusets hastighet, men sedan accelererade? Tänk om det började snabbt och sedan bromsades ner? I båda fallen kan vi se utsläppet både i kronologisk ordning och i omvänd kronologisk ordning direkt efter varandra, vilket skapar ett symmetriskt pulsmönster som de symmetriska topparna som observerats i gammastrålar.
Det finns fortfarande saknade bitar i detta pussel. För det första vet forskarna fortfarande inte vad som orsakar dessa skurar i mikroskopisk skala. Men den här föreslagna modellen ger forskare en liten ledtråd i jakten för att hitta den ultimata orsaken till gammastrålningsutbrott, sade Hartmann.
